V septembrski številki mednarodne znanstvene revije Journal of Surgical Oncology je objavljen znanstveni članek o prvi uspešni, varni in učinkoviti uporabi elektrokemoterapije pri operacijah 16 pacientov z metastazami kolorektalnega raka ali raka širokega črevesa in danke v jetrih na Onkološkem inštitutu Ljubljana. Prvopodpisana kirurga in avtorja članka sta dr. Ibrahim Edhemović in dr. Erik Brecelj. Vseh avtorjev članka je petnajst, zgodba pa se je začela pred več kot 25 leti. Pionirski uspeh slovenskih kirurgov in znanstvenikov je rezultat sodelovanja med raziskovalci Laboratorija za biokibernetiko na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani ter ljubljanskega Onkološkega inštituta.

Konec osemdesetih let se je prof. dr. Gregor Serša, sedanji vodja Oddelka za eksperimentalno onkologijo na Onkološkem inštitutu, vrnil s študijskega izpopolnjevanja v Ameriki. V Ljubljani je tedaj prof. dr. Lojze Vodovnik, ustanovitelj Laboratorija za biokibernetiko, predlagal prof. dr. Janezu Škrku z Onkološkega inštituta, da bi začeli raziskovalno sodelovati.

»Prof. dr. Vodovnik je bil vedno izjemen v tem, da je znal pritegniti k sodelovanju ljudi širom Slovenije z različnih strokovnih področij,« se spominja prof. dr. Damijan Miklavčič, sedanji predstojnik Laboratorija za biokibernetiko in eden vodilnih strokovnjakov za elektroporacijo na svetu. »Tedaj se je začelo najino sodelovanje z dr. Seršo, in kot je tipično za zgodbe o entuziastih in uspehih, se je vse začelo v garaži. Dobesedno. Onkološki laboratorij je tedaj imel hlevček za miši v garažah, kjer se danes gradi medicinska fakulteta. Tam smo začeli.«

Ključ za odpiranje in zapiranje celic

Prof. dr. Damijan Miklavčič je tudi vodja evropske mreže EP4Bio2Med, ki povezuje več kot petsto raziskovalcev iz 188 različnih ustanov in 38 držav pri razvoju tehnologij in zdravljenj na osnovi elektroporacije v okviru evropskega sodelovanja v znanosti in tehnologiji (COST TD1104). Novembra bo v Ljubljani že enajsto leto zapored o elektroporaciji potekala tudi znanstvena šola in delavnica, ki je akreditirana kot del doktorskega študijskega programa biomedicina na Univerzi v Ljubljani. Septembra prihodnje leto pa bodo v Portorožu organizirali prvi svetovni kongres o elektroporaciji. Profesor dr. Miklavčič z navdušenjem razlaga o številnih raziskavah, ki širijo možnosti, ki jih odpira elektroporacija, tako na področju medicine, biotehnologije, pridelave olj iz alg za biogorivo kakor tudi za čiščenje vode. Elektroporacija je metoda, pri kateri vzpostavitev električnega polja povzroči transmembransko napetost na celicah, kar poveča prepustnost celične membrane.

Prof. dr. Maja Čemažar je raziskovalka na Onkološkem inštitutu in profesorica na Fakulteti za vede o zdravju na Univerzi na Primorskem. Razloži, da je elektrokemoterapija prišla tako hitro iz faze laboratorijskih poskusov na poskuse v kliniki, ker elektroporacijo kombinira s standardnimi, že sprejetimi kemoterapevtiki (bleomicinom in cisplatinom), s katerima se zdravi raka. »Elektroporacija odpre celice tumorja, da kemoterapevtik laže prodre vanje. Tarča delovanja pri obeh zdravilih je celična DNA-molekula, kateri preprečita podvajanje, in to je signal za tumorsko celico, da umre.«

Dolgo pot raziskav in poskusov na področju elektrokemoterapije primerja prof. dr. Marko Snoj z ledeno goro. Svetnik Onkološkega inštituta in kirurg je leta 2008 opravil prvi poseg z elektrokemoterapijo na globlje ležečem tumorju v stegenski mišici. »Danes je viden le vrh ledene gore, a spodaj je ogromno dela in raziskav, ki so bile povsem bazične. Kot vse druge medicinske raziskave se je začelo na nivoju celic, nato smo prešli na nivo tkiv, potem laboratorijskih živali, in končno smo metodo uporabili pri zdravljenju manjše skupine pacientov.«

Prof. dr. Gregor Serša se spomni navdušenja, ki ga je obšlo ob prvih rezultatih. »Že prvi poskusi so pokazali, da se tumorji na miškah začnejo zmanjševati že po nekaj dneh. To je primerljivo z najuspešnejšimi oblikami radioterapije. Gre za izjemen protitumorski učinek, ki temelji na enostavni ideji: uporabiti zdravilo, za katero vemo, da deluje, a nerado prehaja skozi celično membrano, z aplikacijo električnih pulzov in vzpostavitvijo električnega polja pa kemoterapevtik preide v tumorsko celico in jo uniči. Interakcija biologije tumorjev z elektrotehniko se je izkazala za uspešno.«

V devetdesetih letih so postopek začeli uspešno preizkušati na površinskih, kožnih tumorjih ali melanomih ljudi na Onkološkem inštitutu Ljubljana. Zdaj pa se uporablja tudi na Kliniki za otorinolaringologijo in cervikofacialno kirurgijo ob sodelovanju z asist. Alešem Grošljem. Postopki so bili uspešni, dokazi o učinkovitosti so se vrstili. Danes je elektrokemoterapija pri zdravljenju kožnega raka uveljavljeno standardno zdravljenje.

»Vedeli smo, da so ključna prava orodja. Kar pomeni pulzni generator, to je generator električnih pulzov, in ustrezne elektrode,« vskoči v razlago prof. dr. Damijan Miklavčič. Oblikovali so različne elektrode in v laboratoriju preračunali, kakšno napetost zahteva katera od elektrod, ki jih je generator sam prepoznal in izbral parametre. Ti postopki elektrokemoterapije se danes uporabljajo v okoli 150 centrih za zdravljenje raka po Evropi, letos naj bi na ta način v EU zdravili vsaj tri tisoč bolnikov. Pred dnevi pa so tudi raziskovalci iz newyorškega Centra za zdravljenje raka Sloan Kettering objavili študijo, v kateri postavljajo elektrokemoterapijo ob bok radioterapiji, kirurgiji, fotodinamski terapiji in intralezionalni terapiji (terapevtskemu injiciranju neposredno v tumor ali intratumorski injekciji), našteva vse večjo uveljavljenost postopka dr. Miklavčič. Pravi, da je z njegovega vidika zdravljenje metastaze na koži z elektrokemoterapijo danes relativno enostavno.

»Onkolog najprej vbrizga ustrezno zdravilo, izbere pravo elektrodo glede na velikost in položaj tumorja na koži, jo namesti, generator jo prepozna in pošlje vnaprej določene električne pulze. Metoda deluje, hkrati se je z uspešnimi zdravljenji tudi pridobilo zaupanje. Mi pa smo po tihem vedeli, da bi metoda morala delovati skorajda na kateremkoli tumorju.«

Zdravljenje neoperabilnih tumorjev

V različnih raziskovalnih centrih po svetu potekajo različne raziskave o uporabi elektrokemoterapije za zdravljenje različnih oblik globlje ležečih rakavih tumorjev. V Sloveniji so se na pobudo prof. dr. Eldarja Gadžijeva onkologi odločili osredotočiti na poskus elektrokemoterapevtskega zdravljenja jetrnih tumorjev, saj je te obolelosti ogromno, pripoveduje dr. Marko Snoj. »To je zahtevalo nov napor načrtovanja, poskuse in nove modele za dosego enakomerne pokritosti tumorja, ki je globlje ležeč v telesu, z električnim poljem. In metoda, ki smo jo razvili, lahko danes rečemo, se je izkazala za učinkovito.«

To je zahtevalo izgradnjo novega pulznega generatorja in individualen načrt za vsakega pacienta posebej. »Potrebovali smo nove, posebne elektrode in sinhronizacijo dovajanja pulzov z EKG pacienta. Na podlagi medicinskih slik smo vsakič zgradili model, ki je optimiziral postavitev elektrod in določil, kakšne napetosti je treba dovesti skozi posamezne elektrode. Tako izdelan načrt zdravljenja smo nato posredovali kirurgom. Izvedbo terapije in nato rezultate smo vseskozi spremljali, kar se je pokazalo za ključni dejavnik, ki nam omogoča, da v Ljubljani delamo posege, ki jih drugod ne zmorejo in ne znajo,« opisuje delo prof. dr. Damijan Miklavčič in dodaja, da nobena metoda ne deluje, če ni uporabljena pravilno. Njihove raziskave in delo so pokazali, da lahko z elektrokemoterapijo uspešno zdravijo tudi tumorje, ki so neoperabilni, ker ležijo preblizu velikih žil. »Običajno gre za osem pulzov, ki trajajo vsak 100 mikrosekund. Lahko jih sestavimo skupaj, tako da jih dovedemo v dobri milisekundi. Smučanje se meri v stotinkah sekund. Mi govorimo o tisočinkah. Gre za nekaj enkratnega.«

»Elektrokemoterapija je enkratna, hitra terapija. Obsevanje po drugi strani traja praviloma večkrat tedensko, več tednov,« doda prof. dr. Maja Čemažar.

»Hkrati nam to omogoči, da v telo preide manjša količina, tudi do dvajsetkrat manj kemoterapevtikov. Četudi je kemoterapevtik razporejen po celem telesu, bo deloval le tam, kjer se tkiva dotaknejo elektrode. Tam je učinkovitost visoka, ker se membrana tumorskih celic zaradi električnega toka odpre, v druge celice pa kemoterapevtik ne vstopi. Toksičnost, ki se razvije v telesu, je zato nižja in za pacienta se to prevede v manj stranskih učinkov,« razlaga večplastnost prednosti elektrokemoterapije prof. dr. Marko Snoj.

Sanje in možnosti, ki jih odpira njihovo delo na področju elektroporacije in zdravljenja, so velike, privlačne in ambiciozne. Prof. dr. Gregor Serša izpostavi dva rezultata, ki bosta izšla iz tega, da so prvi na svetu predstavili rezultate uporabe elektrokemoterapije med operacijo globokoležečih tumorjev v jetrih. Prvi se dotika razširitve raziskovanj uporabe elektrokemoterapije za zdravljenje primarnih tumorjev jeter in tumorjev trebušne slinavke, ki so težko operabilni ali jih ni mogoče zdraviti drugače. Drugi neposredni rezultat pa bo nadaljevanje sedanje študije na večjem številu pacientov z isto metodologijo.

»Pri tem bomo poleg kolegov z Onkološkega inštituta Ljubljana, kjer bo raziskavo vodil dr. Ibrahim Edhemović, vključili še kolege na UKC Ljubljana, kjer bodo raziskavo vodili docenta dr. Blaž Trotovšek in dr. Aleš Tomažič ter Mihajlo Djokić in Miha Petrič. Sodelovali pa bodo tudi prof. dr. Stojan Potrč in dr. Arpad Ivanecz na UKC Maribor. Kajti tehnologijo želimo prenesti tudi k njim,« zadovoljno našteva mednarodno uveljavljeni onkolog, ki dela v laboratoriju z ekipo štirinajstih raziskovalcev.

Nove možnosti za gensko zdravljenje

Prof. dr. Marko Snoj je prav tako vesel, da bo znanstveno sodelovanje z UKC Ljubljana in UKC Maribor omogočilo, da se »ideja in metoda, ki se je pri nas zasnovala, rodila in tu odrasla, razširi tudi na druge klinične centre«. Njegov glavni motiv pa ostaja skrb »čim bolj izboljšati lokalno zdravljenje raka v primerih, kjer danes to še ni možno in uspešno«.

Vsi vključeni v projekt vidijo elektrokemoterapijo kot sčasoma enakovredno priznano in razširjeno metodo zdravljenja raka, kot so trenutno najbolj uveljavljene metode. Hkrati pa odpira elektroporacija tudi nadgradnjo in nove možnosti za gensko zdravljenje. Na tem področju slovenski raziskovalci prav tako orjejo ledino. Znanstvenih raziskav teh metod ni na svetu skupaj niti petdeset, pravi prof. dr. Maja Čemažar. »Mi smo klinične študije elektrogenske terapije v veterini že izvedli in pripravljamo nove,« opisuje raziskovalka uspešno sodelovanje s prof. dr. Natašo Tozon in doc. dr. Darjo Pavlin na Veterinarski fakulteti Univerze v Ljubljani.

»V novi klinični študiji bomo kombinirali elektrokemoterapijo in elektrogensko terapijo pri tumorjih psov. Pri elektrogenski terapiji gre za vnos genskega materiala s terapevtskimi učinki v celice. Posebno pomembna je priprava primernega nosilca za genski material, ki zahteva posebna znanja in jih pri nas na Onkološkem inštitutu pripravlja asist. dr. Urška Kamenšek.«

Genska terapija se v svetu razvija tudi v smer genskega, DNA-cepljenja, ki bi nadomestilo sedanje cepljenje z virusi proti okužbam z infekcijskimi boleznimi. V primerih raka pa naj bi cepljenje delovalo prvenstveno kot kurativa in potencialno, v prihodnosti, kot preventiva.

»DNA-molekule, na katere znamo z molekularnimi tehnikami dodati terapevtski gen, ki se v naših celicah spremeni v terapevtsko molekulo, z elektroporacijo vstavimo v celico. Cilj je, da s standardno elektokemoterapevtsko terapijo uničimo večino tumorskih celic, zraven pa naredimo imunskogensko terapijo, ki vzpodbudi naš imunski sistem, da sam odstrani rakave celice, ki morda ostanejo prisotne v telesu. Zaradi okolja in genetskih dejavnikov celice v naših telesih dnevno mutirajo, se spreminjajo, postanejo rakave... Naš imunski sistem jih večino učinkovito odstrani in pri tem ga želimo še okrepiti, kar bi pomenilo, da gre za sistemsko terapijo celega telesa, saj bi se denimo beljakovinske terapevtske molekule lahko širile po krvi,« razlaga prof. dr. Maja Čemažar.

Skupaj opisujejo, kako bi lahko pri tem zaradi različnih velikosti in lastnosti molekul v kombinaciji z električnimi polji različnih napetosti, ki jih vzpostavijo na delu telesa vstavljene elektrode, natančno izbrali, ali gre molekula v celico ali tkivo in katere terapevtske molekule so prepuščene kam. Trenutno so raziskave na psih pokazale, da lahko z elektrogensko terapijo tkiv na obrobju, kjer je bil odstranjen tumor, pomembno okrepijo imunski sistem človekovega najboljšega prijatelja.

Sanje o razvoju elektrokemoterapije prof. dr. Damijana Miklavčiča gredo v nekoliko drugo smer. Radi bi razvili metodo operacije, pri kateri bi vstavili elektrode skozi kožo, kajti doslej je bila elektrokemoterapija izvedena med kirurškim posegom, nakar bi s pomočjo magnetnoresonančnega slikanja izvedli elektrokemoterapijo na tumorju, kar bi omogočilo, da bi nadzorovali ne le položaj elektrod, ampak tudi, ali je celotni tumor izpostavljen dovolj velikemu električnemu polju. To je nekaj, kar razvijajo skupaj z dr. Igorjem Seršo z Instituta Jožef Stefan. Njegov doktorand in asistent na Fakulteti za elektrotehniko dr. Mateju Kranjcu je rezultate prvih poskusov tega postopka na miših objavil v znanstveni reviji Radiology, kar je vzbudilo zanimanje in pohvale tako med ameriškimi kot korejskimi znanstveniki, razlaga dr. Miklavčič.

Sogovorniki so torej le štirje posamezniki v mnogo večji skupini izjemnih slovenskih znanstvenikov in raziskovalcev. Njihove raziskave zadnjih petindvajset let so bile financirane predvsem prek Javne agencije za raziskovalno dejavnost RS in projektov EU. A zadnji razpis za novo opremo je bil pred petimi leti, razpisov je vse manj, pozablja se na srednje generacije raziskovalcev, ki vodijo raziskovalne projekte. In še na razpisih, ki so, se nekje na sredi odločijo, da bodo zmanjšali višino dodeljenih sredstev za polovico, opisujejo raziskovalci okolje, v katerem delujejo. »Dogajati se nam je začelo, da dobimo recenzije, v katerih nas sprašujejo, zakaj smo naredili raziskavo s tem in tem mikroskopom, ko pa je vendar na voljo že boljši, ki omogoča natančnejše meritve,« opisuje prof. dr. Maja Čemažar konkretne posledice in zadrege, ki jih povzročajo nespametno in kratkovidno postavljene nacionalne prioritete.

Najboljši mladi raziskovalci odhajajo. »Mi pa smo soočeni tudi z bojaznijo, da za nami ne bo nikogar, ki bi nadaljeval naše delo. Potrebujemo celotno znanstveno piramido, in kakovostnega visokega šolstva ni, če ni kakovostne znanosti,« opozarja prof. dr. Marko Snoj na posledice, ki se bodo pokazale na dolgi rok, če se bo varčevalo na napačnih področjih. »Veste, vsak dan dobim mejle, v katerih me kolegi iz Francije, Nemčije, Amerike sprašujejo, ali jim lahko priporočim kakšnega svojega mladega raziskovalca, ki bi prišel k njim na podoktorski študij,« zmaje z glavo prof. dr. Damijan Miklavčič. V šestih mesecih se mu je ekipa okoli tridesetih sodelavcev v laboratoriju skrčila na dvajset raziskovalcev. »Če jih odide še pet, lahko kar zapremo.«

Za dr. Miklavčiča ima krčenje vlaganj v raziskave in razvoj uničujoče posledice. V državnem proračunu privarčevanih 8 milijonov evrov na leto s področja raziskav lahko pomeni 150 vrhunskih raziskovalcev, ki ne morejo nadaljevati svojega dela in prispevati k razvoju znanosti. Iz Slovenije odidejo v tujino. Konec devetdesetih let je iskal podjetje, ki bi bilo pripravljeno deset let razvijati in vlagati v razvoj pulznega generatorja, elektrod in trga. Med slovenskimi podjetji ni našel sogovornikov. Zato se je odločil za sodelovanje z italijanskim podjetjem IGEA, ki je v zadnjem desetletju vložilo več kot 10 milijonov evrov v razvoj naprave in elektrod za elektrokemoterapijo, opisuje prof. dr. Miklavčič. »Vse naše delo, vse, kar smo razvijali – če ne bo prišlo v prave roke in do zdravnikov, ki bodo videli, da gre za dobro in učinkovito metodo zdravljenja raka, koristi naših dognanj nikoli ne bodo prišle do bolnikov.«

Investicije v javno zdravstvo, šolstvo in znanost so zelo konkreten interes celotne družbe.